در یک مولکول کربوهیدرات های پیچیده، مونومرها هستند. مونوساکاریدها ممکن است دارای یک گروه آمینه باشند. مشخصات کلی خواص و نقش اکولوژیکی نشاسته

کربوهیدرات ها یکی از مهم ترین عناصر ضروری برای حفظ وضعیت مطلوب بدن انسان هستند. اینها تامین کنندگان اصلی انرژی متشکل از کربن، هیدروژن و اکسیژن هستند. آنها عمدتا در محصولات با منشاء گیاهی، یعنی قندها، محصولات پخته شده، غلات کامل و غلات، سیب زمینی، فیبر (سبزیجات، میوه ها) یافت می شوند. این اشتباه است که باور کنیم لبنیات و سایر محصولات عمدتاً پروتئینی حاوی کربوهیدرات نیستند. به عنوان مثال، شیر حاوی کربوهیدرات نیز می باشد. آنها قند شیر - لاکتوز هستند. از این مقاله می آموزید که کربوهیدرات ها به چه گروه هایی تقسیم می شوند، مثال ها و تفاوت های بین این کربوهیدرات ها و همچنین می توانید نحوه محاسبه میزان مصرف روزانه مورد نیاز آنها را درک کنید.

گروه های اصلی کربوهیدرات ها

بنابراین، اکنون بیایید بفهمیم که کربوهیدرات ها به چه گروه هایی تقسیم می شوند. کارشناسان 3 گروه اصلی کربوهیدرات ها را تشخیص می دهند: مونوساکاریدها، دی ساکاریدها و پلی ساکاریدها. برای درک تفاوت های آنها، اجازه دهید هر گروه را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.

• مونوساکاریدها نیز قندهای ساده ای هستند. به مقدار زیاد در (گلوکز)، قند میوه (فروکتوز) و غیره موجود است. مونوساکاریدها به خوبی در مایع حل می شوند و طعم شیرینی به آن می دهند.
• دی ساکاریدها گروهی از کربوهیدرات ها هستند که به دو مونوساکارید تجزیه می شوند. همچنین کاملاً در آب حل می شوند و طعم شیرینی دارند.
• پلی ساکاریدها آخرین گروه هستند که در مایعات نامحلول هستند، طعم مشخصی ندارند و از مونوساکاریدهای زیادی تشکیل شده اند. به عبارت ساده، اینها پلیمرهای گلوکز هستند: نشاسته معروف، سلولز (دیواره سلولی گیاهان)، گلیکوژن ها (کربوهیدرات ذخیره در قارچ ها و همچنین حیوانات)، کیتین، پپتیدوگلیکان (مورئین).

بدن انسان به کدام گروه از کربوهیدرات ها بیشتر نیاز دارد؟

با توجه به این سوال که کربوهیدرات ها به چه گروه هایی تقسیم می شوند، شایان ذکر است که بیشتر آنها در محصولات با منشاء گیاهی یافت می شوند. آنها حاوی مقدار زیادی ویتامین و مواد مغذی هستند، بنابراین کربوهیدرات ها باید در رژیم غذایی روزانه هر فردی که سبک زندگی سالم و فعالی دارد وجود داشته باشد. برای تامین این مواد لازم است تا حد امکان غلات (فرنی، نان، نان ترد و ...)، سبزیجات و میوه جات مصرف شود.

گلوکز، یعنی شکر معمولی یک جزء مفید به خصوص برای انسان است، زیرا تأثیر مفیدی بر فعالیت ذهنی دارد. این قندها در طول هضم تقریباً بلافاصله جذب خون می شوند که به افزایش سطح انسولین کمک می کند. در این زمان، فرد دچار شادی و سرخوشی می شود، بنابراین قند را دارویی می دانند که در صورت مصرف بیش از حد، باعث اعتیاد می شود و بر سلامت کلی تأثیر منفی می گذارد. به همین دلیل است که مصرف قند به بدن باید کنترل شود، اما نمی توان آن را به طور کامل رها کرد، زیرا گلوکز منبع ذخیره انرژی است. در بدن به گلیکوژن تبدیل شده و در کبد و ماهیچه ها رسوب می کند. در لحظه تجزیه گلیکوژن، کار عضلانی انجام می شود، بنابراین لازم است به طور مداوم مقدار مطلوب آن در بدن حفظ شود.

هنجارهای مصرف کربوهیدرات

از آنجایی که همه گروه های کربوهیدرات ویژگی های خاص خود را دارند، مصرف آنها باید به شدت دوز شود. به عنوان مثال، پلی ساکاریدها برخلاف مونوساکاریدها باید در مقادیر بیشتری وارد بدن شوند. مطابق با استانداردهای تغذیه مدرن، کربوهیدرات ها باید نیمی از رژیم غذایی روزانه را تشکیل دهند، یعنی. تقریباً 50٪ - 60٪.

محاسبه مقدار کربوهیدرات مورد نیاز برای زندگی

هر گروه از افراد به مقدار متفاوتی انرژی نیاز دارند. به عنوان مثال، برای کودکان 1 تا 12 ماهه، نیاز فیزیولوژیکی به کربوهیدرات از 13 گرم به ازای هر کیلوگرم وزن متغیر است، اما نباید فراموش کرد که کربوهیدرات های موجود در رژیم غذایی کودک به چه گروه هایی تقسیم می شود. برای بزرگسالان 18 تا 30 ساله، مصرف روزانه کربوهیدرات ها بسته به منطقه فعالیت متفاوت است. بنابراین، برای مردان و زنانی که به کار ذهنی مشغولند، میزان مصرف حدود 5 گرم در هر کیلوگرم وزن است. بنابراین، با وزن طبیعی بدن، یک فرد سالم تقریباً به 300 گرم کربوهیدرات در روز نیاز دارد. این رقم نیز بسته به جنسیت متفاوت است. اگر فردی در درجه اول به کار فیزیکی سنگین یا ورزش مشغول است، هنگام محاسبه هنجار کربوهیدرات ها، از فرمول زیر استفاده می شود: 8 گرم به ازای هر 1 کیلوگرم وزن طبیعی. علاوه بر این، در این مورد، همچنین در نظر می گیرد که کربوهیدرات های عرضه شده با غذا به چه گروه هایی تقسیم می شوند. فرمول های فوق به شما امکان می دهد عمدتاً مقدار کربوهیدرات های پیچیده - پلی ساکاریدها را محاسبه کنید.

استانداردهای تقریبی مصرف شکر برای گروه های خاصی از مردم

در مورد شکر، در شکل خالص آن ساکارز (مولکول های گلوکز و فروکتوز) است. برای یک بزرگسال، تنها 10 درصد قند از تعداد کالری مصرفی در روز بهینه در نظر گرفته می شود. به طور دقیق، زنان بالغ تقریباً به 35-45 گرم شکر خالص در روز نیاز دارند در حالی که مردان به حدود 45-50 گرم شکر خالص نیاز دارند. برای کسانی که به طور فعال درگیر کار فیزیکی هستند، مقدار طبیعی ساکارز بین 75 تا 105 گرم است. این اعداد به فرد این امکان را می دهد که فعالیت های خود را انجام دهد و از دست دادن قدرت و انرژی را تجربه نکند. در مورد فیبر غذایی (فیبر)، مقدار آنها نیز باید به صورت جداگانه و با در نظر گرفتن جنسیت، سن، وزن و سطح فعالیت (حداقل 20 گرم) تعیین شود.

بنابراین، با تعیین اینکه کربوهیدرات ها به سه گروه تقسیم می شوند و اهمیت آن در بدن را درک می کنند، هر فرد قادر خواهد بود به طور مستقل مقدار مورد نیاز خود را برای زندگی و عملکرد طبیعی محاسبه کند.

بسته به منشأ آن، حاوی 70-80٪ قند است، علاوه بر این، گروه کربوهیدرات ها نیز شامل آنهایی است که توسط بدن انسان هضم ضعیفی دارندفیبر و پکتین

از بین تمام مواد مغذی مصرفی انسان، کربوهیدرات ها بدون شک منبع اصلی انرژی هستند. آنها به طور متوسط ​​50 تا 70 درصد از کالری رژیم های غذایی روزانه را تشکیل می دهند. علیرغم این واقعیت که یک فرد کربوهیدرات های بیشتری نسبت به چربی ها و پروتئین ها مصرف می کند، ذخایر آنها در بدن اندک است. این بدان معنی است که بدن باید به طور منظم با آنها تامین شود.

نیاز به کربوهیدرات تا حد زیادی به مصرف انرژی بدن بستگی دارد. به طور متوسط، برای یک مرد بالغ که عمدتاً به کار ذهنی یا جسمی سبک می پردازد، نیاز روزانه به کربوهیدرات برای کارگران دستی و ورزشکاران بسیار بیشتر است. برخلاف پروتئین‌ها و تا حدی چربی‌ها، میزان کربوهیدرات‌ها در رژیم‌های غذایی را می‌توان به میزان قابل توجهی کاهش داد، بدون اینکه آسیبی به سلامتی وارد شود.کسانی که می خواهند وزن کم کنند باید به این توجه کنند: کربوهیدرات ها عمدتاً ارزش انرژی دارند. هنگامی که 1 گرم کربوهیدرات اکسید می شود، 4.0-4.2 کیلو کالری در بدن آزاد می شود. بنابراین ، با هزینه آنها تنظیم کالری دریافتی ساده تر است.

کربوهیدرات ها(ساکاریدها) نام کلی دسته وسیعی از ترکیبات آلی طبیعی است. فرمول کلی مونوساکاریدها را می توان به صورت Cn (H 2 O) n نوشت. در موجودات زنده، رایج ترین قندها آنهایی هستند که دارای 5 (پنتوز) و 6 (هگزوز) اتم کربن هستند.

کربوهیدرات ها به گروه های زیر تقسیم می شوند:

کربوهیدرات های ساده به راحتی در آب حل می شوند و در گیاهان سبز سنتز می شوند. علاوه بر مولکول های کوچک، مولکول های بزرگ نیز در سلول یافت می شوند. پلیمرها مولکول های پیچیده ای هستند که از "واحدهای" مجزای متصل به یکدیگر تشکیل شده اند. چنین "واحدهایی" مونومر نامیده می شوند. موادی مانند نشاسته، سلولز و کیتین پلی ساکارید - پلیمرهای بیولوژیکی هستند.

مونوساکاریدها شامل گلوکز و فروکتوز هستند که به میوه ها و انواع توت ها شیرین می دهند. ساکارز قند رژیمی شامل گلوکز و فروکتوز است که به صورت کووالانسی به یکدیگر متصل هستند. به ترکیباتی مانند ساکارز دی ساکارید می گویند. پلی، دی و مونوساکاریدها با اصطلاح کلی کربوهیدرات نامیده می شوند. کربوهیدرات ها شامل ترکیباتی هستند که خواص متنوع و اغلب کاملاً متفاوتی دارند.

جدول: انواع کربوهیدرات ها و خواص آنها

گروه کربوهیدرات	نمونه هایی از کربوهیدرات ها	کجا ملاقات می کنند؟	خواص
تک قندها	ریبوز	RNA
	دئوکسی ریبوز	DNA
	گلوکز	چغندر قند
	فروکتوز	میوه ها، عسل
	گالاکتوز	حاوی لاکتوز در شیر
الیگوساکاریدها	مالتوز	شکر مالت	طعم شیرین، محلول در آب، کریستالی،
	ساکارز	نیشکر
	لاکتوز	قند لاکتیک در شیر
پلی ساکاریدها (ساخته شده از مونوساکاریدهای خطی یا شاخه ای)	نشاسته	کربوهیدرات ذخیره گیاهی	شیرین نیست، سفید، نامحلول در آب.
	گلیکوژن	نشاسته حیوانی را در کبد و ماهیچه ها ذخیره کنید
	فیبر (سلولز)
	کیتین
	murein	اب . برای بسیاری از سلول های انسانی (به عنوان مثال، سلول های مغزی و ماهیچه ای)، گلوکز به عنوان منبع اصلی انرژی عمل می کند و یک ماده بسیار مشابه در سلول های حیوانی - گلیکوژن - پلیمرهای گلوکز هستند سلول. 2. عملکرد ساختارییعنی در ساختن ساختارهای سلولی مختلف شرکت می کنند. پلی ساکارید سلولزدیواره های سلولی سلول های گیاهی را تشکیل می دهد که با سختی و سفتی مشخص می شود، یکی از اجزای اصلی چوب است. اجزای دیگر همی سلولز است که به پلی ساکاریدها نیز تعلق دارد و لیگنین (ماهیت کربوهیدراتی ندارد). کیتینهمچنین عملکردهای ساختاری را انجام می دهد. کیتین عملکردهای حمایتی و محافظتی را انجام می دهد پپتیدوگلیکان مورئین- این ترکیب حاوی بقایای مونوساکاریدها و اسیدهای آمینه است. 3. کربوهیدرات ها نقش محافظتی دارند در گیاهان (دیواره های سلولی، سازندهای محافظ متشکل از دیواره های سلولی سلول های مرده - خار، خار و غیره). فرمول کلی گلوکز C 6 H 12 O 6 است که یک الکل آلدهیدی است. گلوکز در بسیاری از میوه ها، آب گیاهان و شهد گل و همچنین در خون انسان و حیوانات یافت می شود. سطح گلوکز خون در یک سطح مشخص (0.65-1.1 گرم در لیتر) حفظ می شود.اگر به طور مصنوعی کاهش یابد، سلول های مغز شروع به تجربه گرسنگی حاد می کنند که می تواند منجر به غش، کما و حتی مرگ شود. افزایش طولانی مدت سطح گلوکز خون نیز به هیچ وجه مفید نیست: این منجر به ایجاد دیابت می شود. پستانداران، از جمله انسان، می توانند گلوکز را از اسیدهای آمینه خاص و محصولات حاصل از تجزیه خود گلوکز - به عنوان مثال، اسید لاکتیک - سنتز کنند. آنها برخلاف گیاهان و میکروب ها نمی دانند چگونه از اسیدهای چرب گلوکز بدست آورند. تبدیل مواد. پروتئین اضافی ------ کربوهیدرات چربی اضافی -------------- کربوهیدرات

کربوهیدرات ها

کربوهیدرات ها بخشی از سلول ها و بافت های همه موجودات گیاهی و جانوری هستند و بر حسب وزن، بخش عمده ای از مواد آلی روی زمین را تشکیل می دهند. کربوهیدرات ها حدود 80 درصد ماده خشک گیاهان و حدود 20 درصد در حیوانات را تشکیل می دهند. گیاهان کربوهیدرات ها را از ترکیبات معدنی - دی اکسید کربن و آب (CO 2 و H 2 O ) سنتز می کنند.

کربوهیدرات ها به دو گروه مونوساکارید (مونوز) و پلی ساکارید (پلیوز) تقسیم می شوند.

مونوساکاریدها

برای مطالعه دقیق مطالب مرتبط با طبقه بندی کربوهیدرات ها، ایزومریسم، نامگذاری، ساختار و غیره، باید فیلم های انیمیشن "کربوهیدرات ها. ژنتیکی" را تماشا کنید. D - یک سری قندها» و «ساخت فرمول هاورث برای D - galactose" (این ویدیو فقط در دسترس استسی دی رام ). متن‌های همراه این فیلم‌ها به‌طور کامل به این زیربخش منتقل شده و در ادامه می‌آید.

کربوهیدرات ها قندهای سری D ژنتیکی

کربوهیدرات ها در طبیعت گسترده هستند و عملکردهای مهم مختلفی را در موجودات زنده انجام می دهند. آنها انرژی لازم برای فرآیندهای بیولوژیکی را تامین می کنند و همچنین ماده اولیه سنتز سایر متابولیت های میانی یا نهایی در بدن هستند. کربوهیدرات ها یک فرمول کلی دارند. Cn(H2O)m ، که نام این ترکیبات طبیعی از آنجا آمده است.

کربوهیدرات ها به قندهای ساده یا مونوساکاریدها و پلیمرهای این قندهای ساده یا پلی ساکاریدها تقسیم می شوند. در بین پلی ساکاریدها، گروهی از الیگوساکاریدها که حاوی 2 تا 10 باقیمانده مونوساکارید در هر مولکول هستند، باید متمایز شوند. اینها به ویژه دی ساکاریدها هستند.

مونوساکاریدها ترکیبات هتروعملکردی هستند. مولکول های آنها به طور همزمان دارای هر دو گروه کربونیل (آلدهید یا کتون) و چندین گروه هیدروکسیل هستند، به عنوان مثال. مونوساکاریدها ترکیبات پلی هیدروکسی کربونیل هستند - پلی هیدروکسی آلدئیدها و پلی هیدروکسی کتون ها. بسته به این، مونوساکاریدها به آلدوزها (مونوساکارید حاوی یک گروه آلدئیدی) و کتوزها (حاوی یک گروه کتو) تقسیم می شوند. به عنوان مثال، گلوکز یک آلدوز است و فروکتوز یک کتوز است.

(گلوکز (آلدوز)(فروکتوز (کتوز))

بسته به تعداد اتم های کربن موجود در مولکول، مونوساکارید تتروز، پنتوز، هگزوز و غیره نامیده می شود. اگر دو نوع طبقه‌بندی آخر را با هم ترکیب کنیم، گلوکز آلدوهگزوز است و فروکتوز کتوهگزوز است. بیشتر مونوساکاریدهای طبیعی پنتوز و هگزوز هستند.

مونوساکاریدها به شکل فرمول های طرح ریزی فیشر نشان داده می شوند. در قالب طرح ریزی مدل چهار وجهی اتم های کربن بر روی صفحه ترسیم. زنجیره کربن در آنها به صورت عمودی نوشته شده است. در آلدوزها، یک گروه آلدهید در بالا قرار می گیرد، یک گروه الکل اولیه در مجاورت گروه کربونیل قرار می گیرد. اتم هیدروژن و گروه هیدروکسیل در اتم کربن نامتقارن روی یک خط افقی قرار می گیرند. اتم کربن نامتقارن در تلاقی حاصل از دو خط مستقیم قرار دارد و با علامت نشان داده نمی شود. شماره گذاری زنجیره کربن با گروه هایی که در بالا قرار دارند شروع می شود. (بیایید یک اتم کربن نامتقارن را تعریف کنیم: این یک اتم کربن است که به چهار اتم یا گروه مختلف پیوند دارد.)

ایجاد یک پیکربندی مطلق، یعنی. آرایش مکانی واقعی جانشین ها بر روی یک اتم کربن نامتقارن یک کار بسیار سخت است و تا مدتی حتی یک کار غیرممکن بود. مشخص کردن اتصالات با مقایسه پیکربندی آنها با اتصالات مرجع، یعنی. تعیین تنظیمات نسبی

پیکربندی نسبی مونوساکاریدها توسط استاندارد پیکربندی - گلیسرآلدئید تعیین می شود، که در پایان قرن گذشته پیکربندی های خاصی به طور خودسرانه به آن اختصاص داده شد، به عنوان D- و L - گلیسرآلدئیدها پیکربندی اتم کربن نامتقارن مونوساکارید دورتر از گروه کربونیل با پیکربندی اتم‌های کربن نامتقارن آن‌ها مقایسه می‌شود. در پنتوزها، این اتم چهارمین اتم کربن است (ج 4 ، در هگزوزها - پنجم (ج 5 ) یعنی ماقبل آخر در زنجیره ای از اتم های کربن. اگر پیکربندی این اتم های کربن با پیکربندی منطبق باشد D - مونوساکارید گلیسرآلدئید به عنوان طبقه بندی می شود D - ردیف و برعکس، اگر با پیکربندی مطابقت داشته باشد L - گلیسرآلدئید یک مونوساکارید در نظر گرفته می شود L - ردیف. نماد D به این معنی است که گروه هیدروکسیل در اتم کربن نامتقارن مربوطه در طرح فیشر در سمت راست خط عمودی قرار دارد و نماد L - که گروه هیدروکسیل در سمت چپ قرار دارد.

قندهای سری D ژنتیکی

بنیانگذار آلدوزها گلیسرآلدئید است. رابطه ژنتیکی قندها را در نظر بگیریدد - ردیف با D - گلیسرآلدئید

در شیمی آلی، روشی برای افزایش زنجیره کربنی مونوساکاریدها با معرفی متوالی یک گروه وجود دارد.

N-

من با من

-او

بین یک گروه کربونیل و یک اتم کربن مجاور. معرفی این گروه به مولکول D - گلیسرآلدئید منجر به دو تتروز دیاسترومریک می شود -د - اریتروز و دی - threose این با این واقعیت توضیح داده می شود که یک اتم کربن جدید وارد زنجیره مونوساکارید نامتقارن می شود. به همین دلیل، هر تتروز حاصل و سپس پنتوز، هنگامی که یک اتم کربن بیشتر به مولکول آنها وارد می شود، نیز دو قند دیاسترئومری تولید می کند. دیاسترئومرها استریو ایزومرهایی هستند که در پیکربندی یک یا چند اتم کربن نامتقارن متفاوت هستند.

به این ترتیب D به دست می آید - یک سری قند از D - گلیسرآلدئید همانطور که مشاهده می شود، تمام اصطلاحات سری داده شده، از D - گلیسرآلدئید، اتم کربن نامتقارن خود را حفظ کرد. این آخرین اتم کربن نامتقارن در زنجیره اتم های کربن مونوساکاریدهای ارائه شده است.

هر آلدوز D - سری مربوط به یک استریوایزومر است L - مجموعه ای که مولکول های آن به عنوان یک جسم و یک تصویر آینه ای ناسازگار با یکدیگر ارتباط دارند. چنین استریو ایزومرهایی انانتیومر نامیده می شوند.

در پایان باید متذکر شد که مجموعه آلدوهگزوزهای داده شده به چهار مورد تصویر شده محدود نمی شود. به روشی که در بالا ارائه شدد - ریبوز و دی - زایلوزها می توانند دو جفت قند دیاسترئومری دیگر تولید کنند. با این حال، ما فقط روی آلدوهگزوزها که در طبیعت گسترده‌تر هستند، توقف کردیم.»

ساخت فرمول هاورث برای دی گالاکتوز

همزمان با معرفی مفهوم ساختار گلوکز و سایر مونوساکاریدها به عنوان پلی هیدروکسی آلدئیدها یا پلی هیدروکسی کتون ها در شیمی آلی، که با فرمول های زنجیره باز توصیف می شود، حقایقی در شیمی کربوهیدرات ها انباشته شد که توضیح آنها از دیدگاه چنین کربوهیدرات ها دشوار بود. مشخص شد که گلوکز و سایر مونوساکاریدها به شکل همی استال های حلقوی که در نتیجه واکنش درون مولکولی گروه های عاملی مربوطه تشکیل شده اند، وجود دارند.

همی استال های معمولی از برهمکنش مولکول های دو ترکیب - یک آلدهید و یک الکل - تشکیل می شوند. در طی واکنش، پیوند دوگانه گروه کربونیل شکسته می شود و در محل شکست یک اتم هیدروکسیل هیدروژن و یک الکل باقی مانده اضافه می شود. همی استال های حلقوی به دلیل تعامل گروه های عاملی مشابه متعلق به مولکول یک ترکیب - یک مونوساکارید تشکیل می شوند. واکنش در همان جهت ادامه می یابد: پیوند دوگانه گروه کربونیل شکسته می شود، یک اتم هیدروکسیل هیدروژن به اکسیژن کربونیل اضافه می شود و یک چرخه به دلیل پیوند اتم های کربن کربونیل و اکسیژن هیدروکسیل تشکیل می شود. گروه ها.

پایدارترین همی استال ها به دلیل گروه های هیدروکسیل در اتم های چهارم و پنجم کربن تشکیل می شوند. حلقه های پنج عضوی و شش عضوی حاصل به ترتیب فرم فورانوز و پیرانوز مونوساکارید نامیده می شوند. این نام ها از نام ترکیبات هتروسیکلیک پنج و شش عضوی با یک اتم اکسیژن در حلقه - فوران و پیران گرفته شده است.

مونوساکاریدهایی که شکل حلقوی دارند می توانند به راحتی با فرمول های پرسپکتیو هاورث نمایش داده شوند. آنها حلقه‌های مسطح پنج و شش عضوی با یک اتم اکسیژن در حلقه ایده‌آل هستند که امکان دیدن موقعیت نسبی همه جانشین‌ها را نسبت به صفحه حلقه ممکن می‌سازد.

اجازه دهید ساخت فرمول هاورث را با استفاده از مثال در نظر بگیریمد - گالاکتوز.

برای ساخت فرمول هاورث، ابتدا باید اتم های کربن مونوساکارید را در برجستگی فیشر شماره گذاری کنید و آن را به سمت راست بچرخانید تا زنجیره اتم های کربن حالت افقی بگیرد. سپس اتم ها و گروه های واقع در سمت چپ در فرمول طرح ریزی در بالا و آنهایی که در سمت راست قرار دارند در زیر خط افقی قرار می گیرند و پس از انتقال بیشتر به فرمول های حلقوی، به ترتیب در بالا و پایین صفحه چرخه قرار می گیرند. . در حقیقت، زنجیره کربنی یک مونوساکارید در یک خط مستقیم قرار ندارد، بلکه در فضا شکلی منحنی به خود می‌گیرد. همانطور که مشاهده می شود، هیدروکسیل در پنجمین اتم کربن به طور قابل توجهی از گروه آلدهید حذف می شود. موقعیتی را اشغال می کند که برای بستن حلقه نامطلوب است. برای نزدیک‌تر کردن گروه‌های عاملی، بخشی از مولکول حول محور ظرفیتی می‌چرخد که چهارم و پنجمین اتم کربن را در خلاف جهت عقربه‌های ساعت با یک زاویه ظرفیت به هم متصل می‌کند. در نتیجه این چرخش، هیدروکسیل پنجمین اتم کربن به گروه آلدهید نزدیک می شود، در حالی که دو جایگزین دیگر نیز موقعیت خود را تغییر می دهند - به ویژه، گروه CH 2 OH در بالای زنجیره اتم های کربن قرار دارد. در همان زمان، گروه آلدهید به دلیل چرخش به اطرافس - پیوند بین اتم های کربن اول و دوم به هیدروکسیل نزدیک می شود. گروه‌های عاملی نزدیک به هم بر اساس طرح بالا با یکدیگر تعامل دارند و منجر به تشکیل یک همی استال با یک حلقه پیرانوز شش عضوی می‌شود.

گروه هیدروکسیل حاصل از واکنش، گروه گلیکوزیدی نامیده می شود. تشکیل یک همی استال حلقوی منجر به ظهور یک اتم کربن نامتقارن جدید به نام آنومریک می شود. در نتیجه، دو دیاستریومر بوجود می آیند -الف - و ب - آنومرهایی که فقط در پیکربندی اولین اتم کربن متفاوت هستند.

پیکربندی های مختلف اتم کربن آنومریک به دلیل این واقعیت است که گروه آلدئیدی که دارای پیکربندی مسطح است، به دلیل چرخش به اطراف ایجاد می شود.س - اتصالات بین خطوط اتم‌های کربن اول و دوم به معرف مهاجم (گروه هیدروکسیل) در یک و طرف مقابل هواپیما می‌پردازند. سپس گروه هیدروکسیل به گروه کربونیل در دو طرف پیوند دوگانه حمله می کند که منجر به همی استال هایی با پیکربندی های مختلف از اولین اتم کربن می شود. به عبارت دیگر دلیل اصلی تشکیل همزمانالف - و ب -آنومرها به دلیل غیر استریو انتخابی بودن واکنش مورد بحث است.

در یک - آنومر، پیکربندی مرکز آنومریک مانند پیکربندی آخرین اتم کربن نامتقارن است که تعلق به آن را تعیین می کند. D - و L - ردیف، و b - آنومر مخالف است. در آلدوپنتوزها و آلدوهگزوزها D - سری در فرمول هاورث گروه هیدروکسیل گلیکوزیدیآ - آنومر در زیر صفحه قرار دارد، و درب - آنومرها - بالای صفحه چرخه.

طبق قوانین مشابه، انتقال به فرم های فورانوز هاورث انجام می شود. تنها تفاوت این است که واکنش شامل هیدروکسیل اتم کربن چهارم می شود و برای نزدیکتر کردن گروه های عاملی به یکدیگر لازم است بخشی از مولکول به اطراف چرخانده شود.س - پیوندهای بین اتم های سوم و چهارم کربن و در جهت عقربه های ساعت که در نتیجه اتم های کربن پنجم و ششم در زیر صفحه حلقه قرار می گیرند.

نام اشکال حلقوی مونوساکاریدها شامل نشانه هایی از پیکربندی مرکز آنومریک است. a - یا b -) به نام مونوساکارید و سری آن ( D - یا L -) و اندازه چرخه (فورانوز یا پیرانوز).به عنوان مثال، a، D - گالاکتوپیرانوز یاب، د - گالاکتوفورانوز."

اعلام وصول

گلوکز عمدتاً به صورت آزاد در طبیعت یافت می شود. همچنین یک واحد ساختاری از بسیاری از پلی ساکاریدها است. سایر مونوساکاریدها در حالت آزاد نادر هستند و عمدتاً به عنوان اجزای اولیگو و پلی ساکارید شناخته می شوند. در طبیعت، گلوکز در نتیجه واکنش فتوسنتز به دست می آید:

6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (گلوکز) + 6O 2

گلوکز اولین بار در سال 1811 توسط شیمیدان روسی G.E.Kirchhoff از هیدرولیز نشاسته به دست آمد. بعدها، سنتز مونوساکاریدها از فرمالدئید در یک محیط قلیایی توسط A.M Butlerov پیشنهاد شد.

در صنعت، گلوکز از هیدرولیز نشاسته در حضور اسید سولفوریک به دست می آید.

(C 6 H 10 O 5 ) n ( نشاسته ) + nH 2 O –– H 2 SO 4, t ° ® nC 6 H 12 O 6 ( گلوکز )

مشخصات فیزیکی

مونوساکاریدها مواد جامدی هستند که به راحتی در آب حل می شوند، در الکل کمی حل می شوند و کاملاً در اتر نامحلول هستند. محلول های آبی واکنش خنثی به تورنسل دارند. بیشتر مونوساکاریدها طعم شیرینی دارند، اما کمتر از قند چغندر.

خواص شیمیایی

مونوساکاریدها خواص الکل ها و ترکیبات کربونیل را نشان می دهند.

من. واکنش های گروه کربونیل

1. اکسیداسیون.

آ) مانند سایر آلدئیدها، اکسیداسیون مونوساکاریدها به اسیدهای مربوطه منجر می شود. بنابراین، هنگامی که گلوکز با محلول آمونیاک هیدرات اکسید نقره اکسید می شود، اسید گلوکونیک تشکیل می شود (واکنش "آینه نقره").

ب) واکنش مونوساکاریدها با هیدروکسید مس هنگام گرم شدن نیز منجر به اسیدهای آلدونیک می شود.

ج) عوامل اکسید کننده قوی نه تنها گروه آلدهید، بلکه گروه الکل اولیه را نیز به گروه کربوکسیل اکسید می کنند که منجر به اسیدهای قند دوبازیک (آلداریک) می شود. به طور معمول، اسید نیتریک غلیظ برای چنین اکسیداسیون استفاده می شود.

2. بازیابی.

کاهش قندها منجر به الکل های پلی هیدریک می شود. هیدروژن در حضور نیکل، لیتیوم آلومینیوم هیدرید و غیره به عنوان عامل کاهنده استفاده می شود.

3. علیرغم شباهت خواص شیمیایی مونوساکاریدها با آلدئیدها، گلوکز با هیدروسولفیت سدیم واکنش نمی دهد. NaHSO3).

II. واکنش های مبتنی بر گروه های هیدروکسیل

واکنش ها در گروه های هیدروکسیل مونوساکاریدها معمولاً به شکل همی استال (حلقه ای) انجام می شود.

1. آلکیلاسیون (تشکیل اترها).

هنگامی که متیل الکل در حضور گاز هیدروژن کلرید عمل می کند، اتم هیدروژن هیدروکسیل گلیکوزیدی با یک گروه متیل جایگزین می شود.

هنگام استفاده از عوامل آلکیله کننده قوی تر، مانندمثلا متیل یدید یا دی متیل سولفات، چنین تبدیلی بر تمام گروه های هیدروکسیل مونوساکارید تأثیر می گذارد.

2. آسیلاسیون (تشکیل استرها).

هنگامی که انیدرید استیک روی گلوکز اثر می کند، یک استر تشکیل می شود - پنتااستیل گلوکز.

3. گلوکز با هیدروکسید مس مانند همه الکل های پلی هیدروکسی ( II ) رنگ آبی شدید می دهد (واکنش کیفی).

III. واکنش های خاص

علاوه بر موارد فوق، گلوکز نیز با برخی از خواص خاص - فرآیندهای تخمیر مشخص می شود. تخمیر تجزیه مولکول های قند تحت تأثیر آنزیم ها است. قندهایی با تعداد اتم های کربن که مضرب سه هستند، تحت تخمیر قرار می گیرند. تخمیر انواع مختلفی دارد که از جمله معروف ترین آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

آ) تخمیر الکلی

C 6 H 12 O 6 ® 2CH 3 - CH 2 OH (اتیل الکل) + 2CO 2

ب) تخمیر اسید لاکتیک

ج) تخمیر اسید بوتیریک

C6H12O6® CH 3 – CH 2 – CH 2 –COOH(اسید بوتیریک) + 2 H 2 + 2CO 2

انواع تخمیر ذکر شده توسط میکروارگانیسم ها اهمیت عملی گسترده ای دارند. به عنوان مثال، الکل - برای تولید الکل اتیلیک، در شراب سازی، دم کردن، و غیره، و اسید لاکتیک - برای تولید اسید لاکتیک و محصولات شیر ​​تخمیر شده.

دی ساکاریدها

دی ساکاریدها (بیوزها) پس از هیدرولیز دو مونوساکارید یکسان یا متفاوت را تشکیل می دهند. برای ایجاد ساختار دی ساکاریدها، لازم است بدانید: از چه مونوساکاریدهایی ساخته شده است، پیکربندی مراکز آنومری این مونوساکاریدها چگونه است ( a - یا b -) ابعاد چرخه (فورانوز یا پیرانوز) چیست و دو مولکول مونوساکارید با کدام هیدروکسیل ها پیوند دارند.

دی ساکاریدها به دو گروه احیا کننده و غیر احیا کننده تقسیم می شوند.

دی ساکاریدهای احیا کننده به ویژه مالتوز (شکر مالت) موجود در مالت را شامل می شود. دانه های غلات جوانه زده و سپس خشک و له شده است.

(مالتوز)

مالتوز از دو باقیمانده تشکیل شده است D - گلوکوپیرانوزها، که توسط یک پیوند (1-4) - گلیکوزیدی به هم متصل می شوند، به عنوان مثال. تشکیل پیوند اتری شامل هیدروکسیل گلیکوزیدیک یک مولکول و هیدروکسیل الکل در چهارمین اتم کربن یک مولکول مونوساکارید دیگر است. اتم کربن آنومریک (ج 1 )، مشارکت در شکل گیری این ارتباط، داشته استآ - پیکربندی، و اتم آنومریک با هیدروکسیل گلیکوزیدی آزاد (که با رنگ قرمز مشخص شده است) می تواند هر دو را داشته باشد.الف - (الف - مالتوز)، وب - پیکربندی (ب - مالتوز).

مالتوز بلورهای سفید رنگ است، بسیار محلول در آب، طعم شیرین، اما بسیار کمتر از شکر (ساکارز).

همانطور که مشاهده می شود، مالتوز حاوی یک هیدروکسیل گلیکوزیدی آزاد است که در نتیجه توانایی باز کردن حلقه و تبدیل به شکل آلدئیدی حفظ می شود. از این نظر، مالتوز می تواند وارد واکنش های مشخصه آلدهیدها شود و به ویژه واکنش "آینه نقره ای" را ایجاد کند و به همین دلیل به آن دی ساکارید احیا کننده می گویند. علاوه بر این، مالتوز تحت واکنش های بسیاری از ویژگی های مونوساکاریدها قرار می گیرد.مثلا ، اترها و استرها را تشکیل می دهد (به خواص شیمیایی مونوساکاریدها مراجعه کنید).

دی ساکاریدهای غیر احیا کننده شامل ساکارز (چغندر یا نیشکر) استقند). در نیشکر، چغندر قند (تا 28 درصد ماده خشک) یافت می شود. آب و میوه های گیاهی مولکول ساکارز از آن تشکیل شده استآگهی - گلوکوپیرانوزها وب، د - فروکتوفورانوز

(ساکارز)

بر خلاف مالتوز، پیوند گلیکوزیدی (1-2) بین مونوساکاریدها توسط هیدروکسیل های گلیکوزیدی هر دو مولکول تشکیل می شود، یعنی هیدروکسیل گلیکوزیدی آزاد وجود ندارد. در نتیجه ساکارز فاقد توانایی احیا کننده است، واکنش "آینه نقره ای" را نشان نمی دهد، بنابراین به عنوان یک دی ساکارید غیر احیا کننده طبقه بندی می شود.

ساکارز یک ماده کریستالی سفید رنگ، طعم شیرین، بسیار محلول در آب است.

ساکارز با واکنش در گروه های هیدروکسیل مشخص می شود. مانند همه دی ساکاریدها، ساکارز با هیدرولیز اسیدی یا آنزیمی به مونوساکاریدهایی که از آنها تشکیل شده تبدیل می شود.

پلی ساکاریدها

مهمترین پلی ساکاریدها نشاسته و سلولز (فیبر) هستند. آنها از باقی مانده های گلوکز ساخته شده اند. فرمول کلی این پلی ساکاریدها ( C6H10O5)n . در تشکیل مولکول های پلی ساکارید، هیدروکسیل های گلیکوزیدی (در اتم C 1) و الکلی (در اتم C 4) معمولاً نقش دارند، به عنوان مثال. یک پیوند (1-4) -گلیکوزیدی تشکیل می شود.

نشاسته

نشاسته مخلوطی از دو پلی ساکارید است که از آن ساخته شده استآگهی - واحدهای گلوکوپیرانوز: آمیلوز (10-20٪) و آمیلوپکتین (80-90٪). نشاسته در طی فتوسنتز در گیاهان تشکیل می شود و به عنوان یک کربوهیدرات "ذخیره" در ریشه ها، غده ها و دانه ها رسوب می کند. به عنوان مثال، دانه های برنج، گندم، چاودار و سایر غلات حاوی 60-80٪ نشاسته، غده های سیب زمینی - 15-20٪ هستند. نقش مرتبط در دنیای حیوانات را پلی ساکارید گلیکوژن ایفا می کند که عمدتاً در کبد "ذخیره" می شود.

نشاسته پودری سفید رنگ است که از دانه های ریز تشکیل شده و در آب سرد نامحلول است. هنگامی که نشاسته با آب گرم پردازش می شود، می توان دو بخش را جدا کرد: بخشی که در آب گرم محلول است و از پلی ساکارید آمیلوز تشکیل شده است، و کسری که فقط در آب گرم متورم می شود و به شکل خمیر در می آید و از پلی ساکارید آمیلوپکتین تشکیل می شود. .

آمیلوز دارای ساختار خطی است،آگهی - باقی مانده های گلوکوپیرانوز با پیوندهای (1-4) -گلیکوزیدی به هم متصل می شوند. سلول واحد آمیلوز (و بطور کلی نشاسته) به صورت زیر نمایش داده می شود:

مولکول آمیلوپکتین به روشی مشابه ساخته شده است، اما دارای شاخه هایی در زنجیره است که یک ساختار فضایی ایجاد می کند. در نقاط انشعاب، بقایای مونوساکارید با پیوندهای (1-6) -گلیکوزیدی به هم متصل می شوند. بین نقاط انشعاب معمولاً 20-25 باقیمانده گلوکز وجود دارد.

(آمیلوپکتین)

نشاسته به راحتی هیدرولیز می شود: هنگامی که در حضور اسید سولفوریک گرم می شود، گلوکز تشکیل می شود.

(C 6 H 10 O 5 ) n (نشاسته) + nH 2 O –– H 2 SO 4 ، t ° ® nC 6 H 12 O 6 (گلوکز)

بسته به شرایط واکنش، هیدرولیز را می توان به صورت مرحله ای با تشکیل محصولات میانی انجام داد.

(C 6 H 10 O 5 ) n (نشاسته) ® (C 6 H 10 O 5 ) m (دکسترین (m< n )) ® xC 12 H 22 O 11 (мальтоза) ® nC 6 H 12 O 6 (глюкоза)

یک واکنش کیفی به نشاسته تعامل آن با ید است - یک رنگ آبی شدید مشاهده می شود. این رنگ زمانی ظاهر می شود که یک قطره محلول ید روی یک سیب زمینی بریده شده یا یک تکه نان سفید قرار می گیرد.

نشاسته تحت واکنش "آینه نقره ای" قرار نمی گیرد.

نشاسته یک محصول غذایی با ارزش است. برای تسهیل جذب آن، محصولات حاوی نشاسته تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند. سیب زمینی و غلات آب پز می شوند، نان پخته می شود. فرآیندهای دکسترین سازی (تشکیل دکسترین ها) که در این مورد انجام می شود به جذب بهتر نشاسته توسط بدن و هیدرولیز بعدی به گلوکز کمک می کند.

در صنایع غذایی از نشاسته در تولید سوسیس و کالباس، شیرینی و فرآورده های آشپزی استفاده می شود. همچنین برای تولید گلوکز در تولید کاغذ، پارچه، چسب، دارو و غیره استفاده می شود.

سلولز (فیبر)

سلولز رایج ترین پلی ساکارید گیاهی است. استحکام مکانیکی بالایی دارد و به عنوان یک ماده حمایت کننده برای گیاهان عمل می کند. چوب حاوی 50-70 درصد سلولز است، پنبه تقریباً سلولز خالص است.

مانند نشاسته، واحد ساختاری سلولز است D - گلوکوپیرانوز، که واحدهای آن با (1-4) پیوندهای گلیکوزیدی به هم متصل هستند. با این حال، سلولز با نشاسته متفاوت استب - پیکربندی پیوندهای گلیکوزیدی بین چرخه ها و ساختار کاملاً خطی.

سلولز متشکل از مولکول‌های نخ مانند است که توسط پیوندهای هیدروژنی گروه‌های هیدروکسیل درون زنجیره و همچنین بین زنجیره‌های مجاور به صورت دسته‌هایی جمع می‌شوند. این بسته بندی زنجیره ای است که استحکام مکانیکی بالا، فیبری، نامحلول بودن در آب و بی اثری شیمیایی را فراهم می کند که سلولز را به ماده ای ایده آل برای ساخت دیواره های سلولی تبدیل می کند.

ب - پیوند گلیکوزیدی توسط آنزیم های گوارشی انسان از بین نمی رود، بنابراین سلولز نمی تواند به عنوان غذا استفاده شود، اگرچه در مقدار معینی یک ماده بالاست لازم برای تغذیه طبیعی است. معده نشخوارکنندگان حاوی آنزیم هایی است که سلولز را تجزیه می کند، بنابراین چنین حیواناتی از فیبر به عنوان جزئی از غذا استفاده می کنند.

علیرغم نامحلول بودن سلولز در آب و حلالهای آلی معمولی، در معرف شوایتزر (محلول هیدروکسید مس در آمونیاک) و همچنین در محلول غلیظ کلرید روی و اسید سولفوریک غلیظ محلول است.

مانند نشاسته، سلولز بر اثر هیدرولیز اسیدی گلوکز تولید می کند.

سلولز یک الکل چند هیدروکسیل است. در این راستا، سلولز با واکنش های استریفیکاسیون (تشکیل استرها) مشخص می شود. واکنش با اسید نیتریک و انیدرید استیک از بیشترین اهمیت عملی برخوردار است.

الیاف کاملا استری شده به باروت معروف است که پس از پردازش مناسب به باروت بدون دود تبدیل می شود. بسته به شرایط نیتراسیون می توان سلولز دینیترات بدست آورد که در تکنولوژی به آن کلوکسیلین می گویند. همچنین در ساخت باروت و پیشرانه های موشک جامد استفاده می شود. علاوه بر این، سلولوئید از کلوکسیلین ساخته شده است.

تری استیل سلولز (یا استات سلولز) یک محصول با ارزش برای ساخت فیلم بازدارنده شعله و استات ابریشم است. برای انجام این کار، استات سلولز در مخلوطی از دی کلرومتان و اتانول حل می شود و این محلول از طریق قالب ها به جریان هوای گرم منتقل می شود. حلال تبخیر می شود و جریان های محلول به بهترین رشته های ابریشم استات تبدیل می شوند.

سلولز واکنش "آینه نقره ای" ایجاد نمی کند.

در مورد استفاده از سلولز نمی توان گفت که مقدار زیادی سلولز برای تولید کاغذهای مختلف مصرف می شود. کاغذ لایه نازکی از الیاف الیافی است که بر روی یک دستگاه کاغذ سازی مخصوص فشرده می شود.

با توجه به موارد فوق واضح است که استفاده از سلولز توسط انسان به قدری گسترده و متنوع است که می توان بخش جداگانه ای را به استفاده از محصولات فرآوری شیمیایی سلولز اختصاص داد.

پایان بخش

§ 1. طبقه بندی و عملکرد کربوهیدرات ها

در زمان های قدیم، بشر با کربوهیدرات ها آشنا شد و یاد گرفت که از آنها در زندگی روزمره خود استفاده کند. پنبه، کتان، چوب، نشاسته، عسل، قند نیشکر تنها برخی از کربوهیدرات هایی هستند که نقش مهمی در توسعه تمدن داشتند. کربوهیدرات ها از رایج ترین ترکیبات آلی در طبیعت هستند. آنها اجزای جدایی ناپذیر سلول های هر موجودی از جمله باکتری ها، گیاهان و حیوانات هستند. در گیاهان، کربوهیدرات ها 80 تا 90 درصد توده خشک و در حیوانات حدود 2 درصد وزن بدن را تشکیل می دهند. سنتز آنها از دی اکسید کربن و آب توسط گیاهان سبز با استفاده از انرژی نور خورشید انجام می شود. فتوسنتز ). معادله کلی استوکیومتری این فرآیند به صورت زیر است:

سپس گلوکز و سایر کربوهیدرات های ساده به کربوهیدرات های پیچیده تری مانند نشاسته و سلولز تبدیل می شوند. گیاهان از این کربوهیدرات ها برای آزادسازی انرژی از طریق فرآیند تنفس استفاده می کنند. این فرآیند اساساً معکوس فتوسنتز است:

جالب است بدانید! گیاهان و باکتری های سبز سالانه حدود 200 میلیارد تن دی اکسید کربن را از طریق فرآیند فتوسنتز از جو جذب می کنند. در این حالت، حدود 130 میلیارد تن اکسیژن در جو آزاد می شود و 50 میلیارد تن ترکیبات کربن آلی، عمدتا کربوهیدرات، سنتز می شود.

حیوانات قادر به سنتز کربوهیدرات از دی اکسید کربن و آب نیستند. با مصرف کربوهیدرات ها همراه با غذا، حیوانات از انرژی انباشته شده در آنها برای حفظ فرآیندهای حیاتی استفاده می کنند. غذاهای ما مانند محصولات پخته شده، سیب زمینی، غلات و غیره با محتوای کربوهیدرات بالایی مشخص می شوند.

نام "کربوهیدرات" تاریخی است. اولین نمایندگان این مواد با فرمول کلی CmH2nOn یا Cm (H2O)n توصیف شدند. نام دیگر کربوهیدرات ها است صحرا - با طعم شیرین ساده ترین کربوهیدرات ها توضیح داده شده است. کربوهیدرات ها از نظر ساختار شیمیایی گروهی پیچیده و متنوع از ترکیبات هستند. در میان آنها هم ترکیبات نسبتاً ساده با وزن مولکولی حدود 200 وجود دارد و هم پلیمرهای غول پیکر که وزن مولکولی آنها به چندین میلیون می رسد. کربوهیدرات‌ها همراه با اتم‌های کربن، هیدروژن و اکسیژن ممکن است حاوی اتم‌های فسفر، نیتروژن، گوگرد و به‌ندرت سایر عناصر باشند.

طبقه بندی کربوهیدرات ها

تمام کربوهیدرات های شناخته شده را می توان به دو گروه بزرگ تقسیم کرد: کربوهیدرات های سادهو کربوهیدرات های پیچیده. یک گروه جداگانه شامل پلیمرهای مخلوط حاوی کربوهیدرات است، به عنوان مثال، گلیکوپروتئین ها- مجتمع با یک مولکول پروتئین، گلیکولیپیدها –کمپلکس با لیپید و غیره

کربوهیدرات های ساده (مونوساکاریدها یا مونوساکاریدها) ترکیبات پلی هیدروکسی کربونیل هستند که قادر به تشکیل مولکول های کربوهیدرات ساده تری پس از هیدرولیز نیستند. اگر مونوساکاریدها دارای یک گروه آلدهیدی باشند، به کلاس آلدوزها (الکل های آلدهیدی) و اگر حاوی گروه کتون باشند، به کلاس کتوزها (کتو الکل ها) تعلق دارند. بسته به تعداد اتم های کربن در مولکول مونوساکارید، تریوزها (C3)، تتروزها (C4)، پنتوزها (C5)، هگزوزها (C6) و غیره متمایز می شوند:

رایج ترین ترکیباتی که در طبیعت یافت می شوند پنتوز و هگزوز هستند.

مجتمعکربوهیدرات ها ( پلی ساکاریدها، یا فلج اطفال) پلیمرهایی هستند که از بقایای مونوساکارید ساخته شده اند. هنگامی که هیدرولیز می شوند، کربوهیدرات های ساده را تشکیل می دهند. بسته به درجه پلیمریزاسیون، آنها به وزن مولکولی کم تقسیم می شوند. الیگوساکاریدها، که درجه پلیمریزاسیون آن معمولاً کمتر از 10 است) و وزن مولکولی بالا. الیگوساکاریدها کربوهیدرات های قند مانندی هستند که در آب محلول هستند و طعم شیرینی دارند. بر اساس توانایی آنها در کاهش یون های فلزی (Cu 2+، Ag +)، آنها به دو دسته تقسیم می شوند مقویو غیر ترمیمی. پلی ساکاریدها را نیز می توان بسته به ترکیب آنها به دو گروه تقسیم کرد: هموپلی ساکاریدهاو هتروپلی ساکاریدها. هموپلی ساکاریدها از بقایای مونوساکارید از همان نوع و هتروپلی ساکاریدها از بقایای مونوساکاریدهای مختلف ساخته می شوند.

موارد فوق با نمونه هایی از رایج ترین نمایندگان هر گروه از کربوهیدرات ها را می توان در نمودار زیر ارائه کرد:

عملکرد کربوهیدرات ها

عملکردهای بیولوژیکی پلی ساکاریدها بسیار متنوع است.

عملکرد انرژی و ذخیره سازی

کربوهیدرات ها حاوی مقدار زیادی کالری هستند که فرد از طریق غذا مصرف می کند. کربوهیدرات اصلی تامین شده با غذا نشاسته است. در محصولات پخته شده، سیب زمینی و غلات یافت می شود. رژیم غذایی انسان همچنین حاوی گلیکوژن (در جگر و گوشت)، ساکارز (به عنوان افزودنی در غذاهای مختلف)، فروکتوز (در میوه ها و عسل) و لاکتوز (در شیر) است. پلی ساکاریدها قبل از جذب توسط بدن باید با کمک آنزیم های گوارشی به مونوساکاریدها هیدرولیز شوند. فقط در این شکل جذب خون می شوند. با جریان خون، مونوساکاریدها وارد اندام‌ها و بافت‌ها می‌شوند، جایی که برای سنتز کربوهیدرات‌ها یا سایر مواد مورد استفاده قرار می‌گیرند یا برای استخراج انرژی از آنها تجزیه می‌شوند.

انرژی آزاد شده در نتیجه تجزیه گلوکز به شکل ATP ذخیره می شود. دو فرآیند برای تجزیه گلوکز وجود دارد: بی هوازی (در صورت عدم وجود اکسیژن) و هوازی (در حضور اکسیژن). در نتیجه فرآیند بی هوازی، اسید لاکتیک تشکیل می شود

که در هنگام فعالیت بدنی سنگین، در عضلات تجمع یافته و باعث درد می شود.

در نتیجه فرآیند هوازی، گلوکز به مونوکسید کربن (IV) و آب اکسید می شود:

در نتیجه تجزیه هوازی گلوکز، انرژی بسیار بیشتری نسبت به تجزیه بی هوازی آزاد می شود. به طور کلی، اکسیداسیون 1 گرم کربوهیدرات، 16.9 کیلوژول انرژی آزاد می کند.

گلوکز می تواند تحت تخمیر الکلی قرار گیرد. این فرآیند توسط مخمر در شرایط بی هوازی انجام می شود:

تخمیر الکلی به طور گسترده در صنعت برای تولید شراب و الکل اتیلیک استفاده می شود.

انسان یاد گرفت که نه تنها از تخمیر الکلی استفاده کند، بلکه از تخمیر اسید لاکتیک نیز استفاده کرد، به عنوان مثال، برای به دست آوردن محصولات اسید لاکتیک و سبزیجات ترشی.

هیچ آنزیمی در بدن انسان یا حیوان وجود ندارد که بتواند سلولز را هیدرولیز کند. معده این حیوانات حاوی مقادیر زیادی باکتری و تک یاخته است که این آنزیم را تولید می کنند سلولاز، کاتالیز هیدرولیز سلولز به گلوکز. دومی می تواند دچار دگرگونی های بیشتری شود، در نتیجه اسیدهای بوتیریک، استیک و پروپیونیک تشکیل می شوند که می توانند در خون نشخوارکنندگان جذب شوند.

کربوهیدرات ها همچنین یک عملکرد ذخیره را انجام می دهند. بنابراین نشاسته، ساکارز، گلوکز در گیاهان و گلیکوژندر حیوانات آنها ذخیره انرژی سلولهای آنها هستند.

عملکردهای ساختاری، پشتیبانی و حفاظتی

سلولز در گیاهان و کیتیندر بی مهرگان و قارچ ها عملکردهای حمایتی و محافظتی را انجام می دهند. پلی ساکاریدها یک کپسول در میکروارگانیسم ها تشکیل می دهند و در نتیجه غشاء را تقویت می کنند. لیپوپلی ساکاریدهای باکتری ها و گلیکوپروتئین های سطح سلول های حیوانی انتخاب پذیری تعامل بین سلولی و واکنش های ایمنی بدن را فراهم می کنند. ریبوز به عنوان ماده ساختمانی برای RNA و دئوکسی ریبوز برای DNA عمل می کند.

عملکرد محافظتی را انجام می دهد هپارین. این کربوهیدرات به عنوان یک مهار کننده انعقاد خون از تشکیل لخته خون جلوگیری می کند. در خون و بافت همبند پستانداران یافت می شود. دیواره های سلولی باکتریایی که توسط پلی ساکاریدها تشکیل شده و توسط زنجیره های اسید آمینه کوتاه در کنار هم نگه داشته می شوند، از سلول های باکتریایی در برابر اثرات نامطلوب محافظت می کنند. در سخت پوستان و حشرات، کربوهیدرات ها در ساخت اسکلت بیرونی شرکت می کنند که یک عملکرد محافظتی را انجام می دهد.

عملکرد تنظیمی

فیبر حرکت روده را تقویت می کند و در نتیجه هضم را بهبود می بخشد.

امکان استفاده از کربوهیدرات ها به عنوان منبع سوخت مایع - اتانول - جالب است. برای مدت طولانی از چوب برای گرم کردن خانه ها و پختن غذا استفاده می شد. در جامعه مدرن، این نوع سوخت با انواع دیگری جایگزین می شود - نفت و زغال سنگ که استفاده از آنها ارزان تر و راحت تر است. با این حال، مواد خام گیاهی، با وجود برخی مشکلات در استفاده، بر خلاف نفت و زغال سنگ، یک منبع تجدید پذیر انرژی هستند. اما استفاده از آن در موتورهای احتراق داخلی دشوار است. برای این منظور بهتر است از سوخت مایع یا گاز استفاده شود. از چوب کم عیار، کاه یا سایر مواد گیاهی حاوی سلولز یا نشاسته، می توانید سوخت مایع - اتیل الکل را بدست آورید. برای این کار ابتدا باید سلولز یا نشاسته را هیدرولیز کنید تا گلوکز بدست آورید:

و سپس گلوکز حاصل را در معرض تخمیر الکلی قرار دهید تا الکل اتیلیک تولید شود. پس از تصفیه، می توان از آن به عنوان سوخت در موتورهای احتراق داخلی استفاده کرد. لازم به ذکر است که در برزیل برای این منظور سالانه میلیاردها لیتر الکل از نیشکر، سورگوم و کاساوا تولید و در موتورهای احتراق داخلی استفاده می شود.

برای کسانی که می خواهند وزن اضافه کنند.

کربوهیدرات ها به شما کمک خواهند کرد.

همانطور که می دانید یک مولکول چربی چهار مولکول گلوکز به اضافه چهار مولکول آب است. یعنی با افزایش مصرف کربوهیدرات در ترکیب با مصرف آب، نتیجه مورد انتظار را خواهید گرفت. فقط یک چیز را متذکر می شوم، توصیه می شود کربوهیدرات های پیچیده تری مصرف کنید، زیرا کربوهیدرات های ساده می توانند منجر به دیابت و فشار خون شوند. امیدوارم با تغذیه مدرن (منتخبی از محصولات موجود در فروشگاه ها) در این مسیر دچار مشکل نشوید. به لطف ویکی پدیا، اصول اولیه کربوهیدرات ها در زیر آمده است.

(قندها، ساکاریدها) - مواد آلی حاوی یک گروه کربونیل و چندین گروه هیدروکسیل. نام کلاس ترکیبات از کلمه "کربن هیدرات" گرفته شده است و اولین بار توسط K. Schmidt در سال 1844 ارائه شد. ظاهر این نام به این دلیل است که اولین کربوهیدرات های شناخته شده برای علم با فرمول ناخالص Cx(H2O)y توصیف شده اند که به طور رسمی ترکیبات کربن و آب هستند.
کربوهیدرات ها دسته بسیار وسیعی از ترکیبات آلی هستند که در میان آنها موادی با خواص بسیار متفاوت وجود دارد. این به کربوهیدرات ها اجازه می دهد تا عملکردهای مختلفی را در موجودات زنده انجام دهند. ترکیبات این دسته حدود 80 درصد توده خشک گیاهان و 3-2 درصد از توده جانوران را تشکیل می دهند.

کربوهیدرات های ساده و پیچیده

در سمت چپ D-گلیسرآلدئید، در سمت راست دی هیدروکسی استون است.

کربوهیدرات ها جزء جدایی ناپذیر سلول ها و بافت های همه موجودات زنده، نمایندگان دنیای گیاهی و جانوری هستند که (از نظر وزن) بخش اصلی ماده آلی روی زمین را تشکیل می دهند. منبع کربوهیدرات برای همه موجودات زنده فرآیند فتوسنتز است که توسط گیاهان انجام می شود. کربوهیدرات ها بر اساس توانایی هیدرولیز به مونومرها به دو گروه ساده (مونوساکاریدها) و پیچیده (دی ساکاریدها و پلی ساکاریدها) تقسیم می شوند. کربوهیدرات های پیچیده، بر خلاف کربوهیدرات های ساده، می توانند هیدرولیز شوند تا مونوساکاریدها و مونومرها را تشکیل دهند. کربوهیدرات های ساده به راحتی در آب حل می شوند و در گیاهان سبز سنتز می شوند. کربوهیدرات های پیچیده محصول چند تراکم قندهای ساده (مونوساکاریدها) هستند و در طی فرآیند تجزیه هیدرولیتیک صدها و هزاران مولکول مونوساکارید را تشکیل می دهند.

مونوساکاریدها

یک مونوساکارید رایج در طبیعت بتا-D-گلوکز است.

مونوساکاریدها(از یونانی monos - تک، ساکار - شکر) - ساده ترین کربوهیدرات هایی که هیدرولیز نمی شوند تا کربوهیدرات های ساده تری تشکیل دهند - آنها معمولاً بی رنگ هستند، به راحتی در آب حل می شوند، در الکل ضعیف هستند و در اتر کاملا نامحلول هستند، ترکیبات آلی شفاف جامد، یکی از گروه های کربوهیدرات اصلی، ساده ترین شکل قند است. محلول های آبی دارای pH خنثی bsp هستند. برخی از مونوساکاریدها طعم شیرینی دارند. مونوساکاریدها حاوی یک گروه کربونیل (آلدهید یا کتون) هستند، بنابراین می‌توان آنها را مشتقات الکل‌های پلی‌هیدریک در نظر گرفت. یک مونوساکارید با گروه کربونیل در انتهای زنجیره یک آلدهید است و آلدوز نامیده می شود. در هر موقعیت دیگری از گروه کربونیل، مونوساکارید یک کتون است و کتوز نامیده می شود. بسته به طول زنجیره کربن (از سه تا ده اتم)، تریوزها، تتروزها، پنتوزها، هگزوزها، هپتوزها و غیره متمایز می شوند. در میان آنها پنتوزها و هگزوزها بیشترین شیوع را در طبیعت دارند. مونوساکاریدها بلوک های ساختمانی هستند که از آنها دی ساکاریدها، الیگوساکاریدها و پلی ساکاریدها سنتز می شوند.
در طبیعت، به شکل آزاد، رایج ترین D-گلوکز (شکر انگور یا دکستروز، C6H12O6) است - یک قند شش اتمی (هگزوز)، یک واحد ساختاری (مونومر) از بسیاری از پلی ساکاریدها (پلیمرها) - دی ساکاریدها: (مالتوز، ساکارز و لاکتوز) و پلی ساکاریدها (سلولز، نشاسته). سایر مونوساکاریدها عمدتاً به عنوان اجزای دی-، الیگو- یا پلی ساکاریدها شناخته می شوند و به ندرت در حالت آزاد یافت می شوند. پلی ساکاریدهای طبیعی به عنوان منابع اصلی مونوساکاریدها هستند

دی ساکاریدها

مالتوز (شکر مالت) یک دی ساکارید طبیعی است که از دو باقیمانده گلوکز تشکیل شده است

مالتوز(شکر مالت) - یک دی ساکارید طبیعی متشکل از دو باقیمانده گلوکز
دی ساکاریدها (از دی - دو، ساکار - شکر) ترکیبات آلی پیچیده هستند، یکی از گروه های اصلی کربوهیدرات ها پس از هیدرولیز، هر مولکول به دو مولکول مونوساکارید تجزیه می شود. از نظر ساختار، دی ساکاریدها گلیکوزیدهایی هستند که در آنها دو مولکول مونوساکارید توسط یک پیوند گلیکوزیدی که در نتیجه برهمکنش گروه های هیدروکسیل (دو همی استال یا یک همی استال و یک الکل) ایجاد شده است به یکدیگر متصل می شوند. دی ساکاریدها بسته به ساختارشان به دو گروه احیاکننده و غیر احیاکننده تقسیم می شوند. به عنوان مثال، در مولکول مالتوز، باقی مانده مونوساکارید دوم (گلوکز) یک هیدروکسیل همی استال آزاد دارد که به این دی ساکارید خاصیت کاهنده می دهد. دی ساکاریدها به همراه پلی ساکاریدها یکی از منابع اصلی کربوهیدرات در رژیم غذایی انسان و حیوانات هستند.

الیگوساکاریدها

رافینوز- یک تری ساکارید طبیعی متشکل از بقایای دی گالاکتوز، دی گلوکز و دی فروکتوز.
الیگوساکاریدها- کربوهیدرات ها که مولکول های آنها از 2 تا 10 باقی مانده مونوساکارید به هم متصل شده توسط پیوندهای گلیکوزیدی سنتز می شوند. بر این اساس، آنها را متمایز می کنند: دی ساکاریدها، تری ساکاریدها و غیره. الیگوساکاریدهایی که از بقایای مونوساکاریدهای یکسان تشکیل شده اند، هموپلی ساکاریدها و آنهایی که از انواع مختلف تشکیل شده اند، هتروپلی ساکارید نامیده می شوند. رایج ترین در بین الیگوساکاریدها دی ساکاریدها هستند.
در میان تری ساکاریدهای طبیعی، رایج ترین رافینوز است - یک الیگوساکارید غیر احیا کننده حاوی فروکتوز، گلوکز و باقی مانده های گالاکتوز - که به مقدار زیاد در چغندر قند و بسیاری از گیاهان دیگر یافت می شود.

پلی ساکاریدها

پلی ساکاریدها- نام عمومی برای یک کلاس از کربوهیدرات های پیچیده با مولکولی بالا، که مولکول های آن از ده ها، صدها یا هزاران مونومر - مونوساکاریدها تشکیل شده است. از نظر اصول کلی ساختار در گروه پلی ساکاریدها، می توان بین هموپلی ساکاریدهای سنتز شده از همان نوع واحدهای مونوساکارید و هتروپلی ساکاریدها که با وجود دو یا چند نوع باقیمانده مونومر مشخص می شوند، تمایز قائل شد.
هموپلی ساکاریدها (گلیکان ها)، متشکل از بقایای یک مونوساکارید، می توانند هگزوز یا پنتوز باشند، یعنی می توان از هگزوز یا پنتوز به عنوان مونومر استفاده کرد. بسته به ماهیت شیمیایی پلی ساکارید، گلوکان ها (از باقی مانده های گلوکز)، مانان ها (از مانوز)، گالاکتان ها (از گالاکتوز) و سایر ترکیبات مشابه متمایز می شوند. گروه هموپلی ساکاریدها شامل ترکیبات آلی گیاهی (نشاسته، سلولز، پکتین)، حیوانی (گلیکوژن، کیتین) و باکتریایی (دکستران) است.
پلی ساکاریدها برای زندگی موجودات جانوری و گیاهی ضروری هستند. این یکی از منابع اصلی انرژی در بدن است که در نتیجه متابولیسم تولید می شود. پلی ساکاریدها در فرآیندهای ایمنی شرکت می کنند، چسبندگی سلولی را در بافت ها فراهم می کنند و بخش عمده ای از مواد آلی در بیوسفر را تشکیل می دهند.

در سمت چپ نشاسته است، در سمت راست گلیکوژن است.

نشاسته

(C6H10O5)n مخلوطی از دو هموپلی ساکارید خطی - آمیلوز و شاخه دار - آمیلوپکتین است که مونومر آن آلفا گلوکز است. یک ماده بی شکل سفید رنگ، نامحلول در آب سرد، دارای قابلیت تورم و تا حدی محلول در آب گرم. وزن مولکولی 105-107 دالتون. نشاسته که توسط گیاهان مختلف در کلروپلاست ها تحت تأثیر نور در طول فتوسنتز سنتز می شود، از نظر ساختار دانه ها، درجه پلیمریزاسیون مولکول ها، ساختار زنجیره های پلیمری و خواص فیزیکوشیمیایی تا حدودی متفاوت است. به عنوان یک قاعده، محتوای آمیلوز در نشاسته 10-30٪، آمیلوپکتین - 70-90٪ است. مولکول آمیلوز به طور متوسط ​​حاوی حدود 1000 باقیمانده گلوکز است که توسط پیوندهای آلفا-1،4 به هم متصل شده اند. بخش های خطی منفرد مولکول آمیلوپکتین از 20-30 واحد تشکیل شده است و در نقاط انشعاب آمیلوپکتین، باقی مانده های گلوکز توسط پیوندهای آلفا-1،6 زنجیره ای به هم متصل می شوند. با هیدرولیز اسیدی جزئی نشاسته، پلی ساکاریدهایی با درجه پلیمریزاسیون پایین تر تشکیل می شوند - دکسترین (C6H10O5)p و با هیدرولیز کامل - گلوکز.
گلیکوژن (C6H10O5)n - یک پلی ساکارید ساخته شده از باقیمانده های آلفا-D-گلوکز - پلی ساکارید ذخیره اصلی حیوانات و انسان های عالی است که به شکل گرانول در سیتوپلاسم سلول ها تقریباً در تمام اندام ها و بافت ها یافت می شود، اما بزرگترین آن است. مقدار آن در ماهیچه ها و کبد تجمع می یابد. مولکول گلیکوژن از زنجیره های پلی گلوکوزید منشعب ساخته شده است، که در توالی خطی آن باقیمانده های گلوکز از طریق پیوندهای آلفا-1،4 و در نقاط انشعاب توسط پیوندهای بین زنجیره ای آلفا-1،6 به هم متصل می شوند. فرمول تجربی گلیکوژن با فرمول نشاسته یکسان است. از نظر ساختار شیمیایی، گلیکوژن نزدیک به آمیلوپکتین با انشعاب های زنجیره ای برجسته تر است، به همین دلیل است که گاهی اوقات اصطلاح نادرست "نشاسته حیوانی" نامیده می شود. وزن مولکولی 105-108 دالتون و بالاتر. در موجودات حیوانی آنالوگ ساختاری و عملکردی پلی ساکارید گیاهی - نشاسته است. گلیکوژن یک ذخیره انرژی تشکیل می دهد که در صورت لزوم می توان آن را به سرعت برای جبران کمبود ناگهانی گلوکز بسیج کرد - انشعاب قوی مولکول آن منجر به وجود تعداد زیادی از باقی مانده های انتهایی می شود که توانایی جدا شدن سریع را فراهم می کند. تعداد مورد نیاز مولکول های گلوکز برخلاف ذخیره سازی تری گلیسیرید (چربی)، ذخیره گلیکوژن به اندازه ای نیست (کالری در هر گرم). فقط گلیکوژن ذخیره شده در سلول های کبدی (هپاتوسیت ها) می تواند به گلوکز تبدیل شود تا کل بدن را تامین کند و هپاتوسیت ها می توانند تا 8 درصد وزن خود را به شکل گلیکوژن جمع کنند که بالاترین غلظت در بین هر نوع سلولی است. جرم کل گلیکوژن در کبد بزرگسالان می تواند به 100-120 گرم برسد. در ماهیچه‌ها، گلیکوژن منحصراً برای مصرف موضعی به گلوکز تجزیه می‌شود و در غلظت‌های بسیار پایین‌تری (نه بیش از 1٪ از کل توده عضلانی) تجمع می‌یابد، با این حال، ذخیره کل در عضلات ممکن است از ذخیره انباشته شده در سلول‌های کبدی بیشتر شود.

سلولز (فیبر) رایج ترین پلی ساکارید ساختاری جهان گیاهی است که از بقایای آلفا گلوکز به شکل بتا پیرانوز تشکیل شده است. بنابراین، در یک مولکول سلولز، واحدهای مونومر بتا گلوکوپیرانوز به صورت خطی توسط پیوندهای بتا-1،4 به یکدیگر متصل می شوند. با هیدرولیز جزئی سلولز دی ساکارید سلوبیوز و با هیدرولیز کامل D-گلوکز تشکیل می شود. در دستگاه گوارش انسان، سلولز هضم نمی شود، زیرا مجموعه آنزیم های گوارشی حاوی بتا گلوکوزیداز نیستند. با این حال، وجود مقدار بهینه فیبر گیاهی در غذا به تشکیل طبیعی مدفوع کمک می کند. سلولز با داشتن استحکام مکانیکی بالا به عنوان یک ماده حمایت کننده برای گیاهان عمل می کند، به عنوان مثال در چوب سهم آن از 50 تا 70 درصد متغیر است و پنبه تقریباً صد در صد سلولز است.
کیتین یک پلی ساکارید ساختاری از گیاهان پایین تر، قارچ ها و حیوانات بی مهرگان (عمدتاً غشای شاخی بندپایان - حشرات و سخت پوستان) است. کیتین، مانند سلولز در گیاهان، عملکردهای حمایتی و مکانیکی را در موجودات قارچ ها و حیوانات انجام می دهد. مولکول کیتین از بقایای N-استیل-D-گلوکزامین ساخته شده است که توسط پیوندهای بتا-1،4-گلیکوزین به هم مرتبط شده اند. ماکرومولکول های کیتین بدون انشعاب هستند و آرایش فضایی آنها هیچ شباهتی با سلولز ندارد.
مواد پکتیک اسید پلی گالاکتورونیک هستند که در میوه ها و سبزیجات یافت می شوند. در حضور اسیدهای آلی قابلیت ژل شدن دارند و در صنایع غذایی برای تهیه ژله و مارمالاد استفاده می شوند. برخی از مواد پکتین دارای اثر ضد زخم هستند و جزء فعال تعدادی از داروهای دارویی هستند، به عنوان مثال، پلانتاگلوسید مشتق از پسیلیوم.
مورامین یک پلی ساکارید است که یک ماده مکانیکی نگهدارنده دیواره سلولی باکتری است. با توجه به ساختار شیمیایی آن، این یک زنجیره بدون انشعاب است که از بقایای متناوب N-acetylglucosamine و N-acetylmuramic acid ساخته شده است که توسط یک پیوند بتا-1،4-گلیکوزیدی به هم متصل شده است. مورامین از نظر سازماندهی ساختاری (زنجیره بدون انشعاب اسکلت بتا-1،4-پلی گلوکوپیرانوز) و نقش عملکردی آن به کیتین و سلولز بسیار نزدیک است.
نیمه ساکاریدهای دکستران با منشاء باکتریایی در شرایط تولید صنعتی به وسیله روش های میکروبیولوژیکی (با اثر میکروارگانیسم های مزانتروید Leuconostoc بر روی محلول ساکارز) سنتز می شوند و به عنوان جایگزین های پلاسمای خون (به اصطلاح "دکستران" بالینی: Poliglyukin و دیگران) استفاده می شوند. .

در سمت چپ D-glyceraldehyde و در سمت راست L-glyceraldehyde است.

ایزومریسم فضایی

ایزومر وجود ترکیبات شیمیایی (ایزومرها) است که از نظر ترکیب و وزن مولکولی یکسان هستند، اما از نظر ساختار یا آرایش اتم ها در فضا و در نتیجه از نظر خواص با هم تفاوت دارند.
استریوایزومریسم مونوساکاریدها: ایزومر گلیسرآلدئید که در آن هنگام نمایش مدل بر روی صفحه، گروه OH در اتم کربن نامتقارن در سمت راست قرار دارد، معمولاً D-گلیسرآلدئید در نظر گرفته می شود و تصویر آینه L-گلیسرآلدئید است. همه ایزومرهای مونوساکاریدها با توجه به شباهت محل گروه OH در آخرین اتم کربن نامتقارن نزدیک گروه CH2OH به اشکال D- و L تقسیم می شوند (کتوزها حاوی یک اتم کربن نامتقارن کمتر از آلدوزها با همان تعداد کربن هستند. اتم ها). هگزوزهای طبیعی - گلوکز، فروکتوز، مانوز و گالاکتوز - بر اساس پیکربندی استریوشیمیایی آنها به عنوان ترکیبات سری D طبقه بندی می شوند.

نقش بیولوژیکی
در موجودات زنده، کربوهیدرات ها وظایف زیر را انجام می دهند:
عملکردهای ساختاری و پشتیبانی کربوهیدرات ها در ساخت سازه های مختلف حمایتی نقش دارند. بنابراین، سلولز جزء ساختاری اصلی دیواره های سلولی گیاهی است، کیتین عملکرد مشابهی را در قارچ ها انجام می دهد و همچنین استحکام اسکلت بیرونی بندپایان را فراهم می کند.
نقش محافظتی در گیاهان برخی از گیاهان دارای ساختارهای محافظ (خار، خار و غیره) هستند که از دیواره سلولی سلول های مرده تشکیل شده است.
عملکرد پلاستیک. کربوهیدرات ها بخشی از مولکول های پیچیده هستند (به عنوان مثال، پنتوزها (ریبوز و دئوکسی ریبوز) در ساخت ATP، DNA و RNA نقش دارند.
تابع انرژی. کربوهیدرات ها به عنوان منبع انرژی عمل می کنند: اکسیداسیون 1 گرم کربوهیدرات، 4.1 کیلو کالری انرژی و 0.4 گرم آب آزاد می کند.
عملکرد ذخیره سازی کربوهیدرات ها به عنوان مواد مغذی ذخیره عمل می کنند: گلیکوژن در حیوانات، نشاسته و اینولین در گیاهان.
عملکرد اسمزی کربوهیدرات ها در تنظیم فشار اسمزی بدن نقش دارند. بنابراین، خون حاوی 100-110 میلی گرم در درصد گلوکز است و فشار اسمزی خون به غلظت گلوکز بستگی دارد.
عملکرد گیرنده الیگوساکاریدها بخشی از بخش گیرنده بسیاری از گیرنده های سلولی یا مولکول های لیگاند هستند. بیوسنتز
کربوهیدرات ها در رژیم غذایی روزانه انسان ها و حیوانات غالب هستند. گیاهخواران نشاسته، فیبر و ساکارز دریافت می کنند. گوشتخواران گلیکوژن را از گوشت بدست می آورند.
بدن حیوانات قادر به سنتز کربوهیدرات از مواد معدنی نیست. آنها آنها را از گیاهان با غذا دریافت می کنند و از آنها به عنوان منبع اصلی انرژی به دست آمده در فرآیند اکسیداسیون استفاده می کنند: در برگ های سبز گیاهان، کربوهیدرات ها در طول فرآیند فتوسنتز تشکیل می شوند - یک فرآیند بیولوژیکی منحصر به فرد برای تبدیل مواد معدنی به قند - کربن. مونوکسید (IV) و آب که با مشارکت کلروفیل ناشی از انرژی خورشیدی رخ می دهد: متابولیسم کربوهیدرات ها در بدن انسان و حیوانات بالاتر از چندین فرآیند تشکیل شده است:
هیدرولیز (شکاف) در دستگاه گوارش پلی ساکاریدها و دی ساکاریدهای غذایی به مونوساکاریدها و به دنبال آن جذب از مجرای روده به جریان خون.
گلیکوژنز (سنتز) و گلیکوژنولیز (تجزیه) گلیکوژن در بافت ها، عمدتاً در کبد.
گلیکولیز هوازی (مسیر پنتوز فسفات اکسیداسیون گلوکز یا چرخه پنتوز) و گلیکولیز بی هوازی (بدون مصرف اکسیژن) راه هایی برای تجزیه گلوکز در بدن هستند.
تبدیل متقابل هگزوزها
اکسیداسیون هوازی محصول گلیکولیز - پیروات (مرحله نهایی متابولیسم کربوهیدرات).
گلوکونئوژنز سنتز کربوهیدرات ها از مواد خام غیر کربوهیدراتی (پیروویک، اسید لاکتیک، گلیسرول، اسیدهای آمینه و سایر ترکیبات آلی) است.
[ویرایش]منابع اصلی
منابع اصلی کربوهیدرات غذا عبارتند از: نان، سیب زمینی، ماکارونی، غلات و شیرینی. شکر یک کربوهیدرات خالص است. عسل بسته به منشا آن دارای 70-80 درصد گلوکز و فروکتوز است.
یک واحد نان مخصوص برای نشان دادن میزان کربوهیدرات در غذا استفاده می شود.
علاوه بر این، گروه کربوهیدرات ها نیز شامل فیبر و پکتین است که در بدن انسان هضم ضعیفی دارند.

لیست رایج ترین کربوهیدرات ها

• مونوساکاریدها

• الیگوساکاریدها

• ساکارز (شکر معمولی، نیشکر یا قند چغندر)

• پلی ساکاریدها

• گالاکتومانان ها

• گلیکوزامینوگلیکان ها (موکوپلی ساکاریدها)

• کندرویتین سولفات

• اسید هیالورونیک

• هپاران سولفات

• سولفات درماتان

• کراتان سولفات

گلوکز مهمترین مونوساکارید است،زیرا این واحد ساختاری اکثر دی و پلی ساکاریدهای مواد غذایی است. در طول فرآیند متابولیک، آنها به مولکول‌های منفرد مونوساکارید تجزیه می‌شوند که از طریق واکنش‌های شیمیایی چند مرحله‌ای، به مواد دیگر تبدیل می‌شوند و در نهایت به دی اکسید کربن و آب اکسید می‌شوند - به عنوان سوخت برای سلول‌ها استفاده می‌شود. گلوکز جزء ضروری متابولیسم است کربوهیدرات ها. هنگامی که سطح آن در خون کاهش یابد یا غلظت آن بالا باشد و استفاده از آن غیرممکن باشد، همانطور که در دیابت اتفاق می افتد، خواب آلودگی رخ می دهد و ممکن است از دست دادن هوشیاری رخ دهد (کما هیپوگلیسمی). گلوکز "به شکل خالص" به عنوان یک مونوساکارید در سبزیجات و میوه ها یافت می شود. انگور به خصوص غنی از گلوکز است - 7.8٪، گیلاس شیرین - 5.5٪، تمشک - 3.9٪، توت فرنگی - 2.7٪، آلو - 2.5٪، هندوانه - 2.4٪. در میان سبزیجات، کدو تنبل حاوی بیشترین گلوکز - 2.6٪، کلم سفید - 2.6٪، و هویج - 2.5٪ است.

گلوکز نسبت به معروف ترین دی ساکارید، ساکارز، شیرین تر است. اگر شیرینی ساکارز را 100 واحد در نظر بگیریم، شیرینی گلوکز 74 واحد است.

فروکتوزیکی از رایج ترین است کربوهیدرات هامیوه. برخلاف گلوکز، می‌تواند بدون مشارکت انسولین از خون به سلول‌های بافتی نفوذ کند. به همین دلیل فروکتوز به عنوان امن ترین منبع توصیه می شود کربوهیدرات هابرای بیماران دیابتی برخی از فروکتوز وارد سلول های کبد می شود که آن را به یک "سوخت" همه کاره تر - گلوکز تبدیل می کند، بنابراین فروکتوز همچنین می تواند قند خون را افزایش دهد، اگرچه به میزان بسیار کمتری نسبت به سایر قندهای ساده. فروکتوز راحت تر از گلوکز به چربی تبدیل می شود. مزیت اصلی فروکتوز این است که 2.5 برابر شیرین تر از گلوکز و 1.7 برابر شیرین تر از ساکارز است. استفاده از آن به جای شکر به کاهش مصرف کلی کمک می کند کربوهیدرات ها.

منابع اصلی فروکتوز در غذا انگور - 7.7٪، سیب - 5.5٪، گلابی - 5.2٪، گیلاس - 4.5٪، هندوانه - 4.3٪، توت سیاه - 4.2٪، تمشک - 3.9٪، توت فرنگی - 2.4٪، خربزه. - 2.0٪. محتوای فروکتوز در سبزیجات کم است - از 0.1٪ در چغندر تا 1.6٪ در کلم سفید. فروکتوز در عسل موجود است - حدود 3.7٪. به طور قابل اعتماد ثابت شده است که فروکتوز، که شیرینی قابل توجهی بالاتر از ساکارز دارد، باعث پوسیدگی دندان نمی شود، که با مصرف شکر تقویت می شود.

گالاکتوزبه صورت آزاد در محصولات یافت نمی شود. این یک دی ساکارید با گلوکز - لاکتوز (قند شیر) - اصلی تشکیل می دهد کربوهیدراتشیر و لبنیات.

لاکتوز در دستگاه گوارش توسط یک آنزیم به گلوکز و گالاکتوز تجزیه می شود. لاکتازکمبود این آنزیم منجر به عدم تحمل شیر در برخی افراد می شود. لاکتوز هضم نشده به عنوان یک ماده مغذی خوب برای میکرو فلور روده عمل می کند. در این مورد، تشکیل گاز فراوان امکان پذیر است، معده "ورم می کند". در محصولات لبنی تخمیر شده، بیشتر لاکتوز به اسید لاکتیک تخمیر می‌شود، بنابراین افراد مبتلا به کمبود لاکتاز می‌توانند فرآورده‌های شیر تخمیر شده را بدون عواقب ناخوشایند تحمل کنند. علاوه بر این، باکتری های اسید لاکتیک موجود در فرآورده های تخمیر شده شیر، فعالیت میکرو فلور روده را سرکوب کرده و اثرات نامطلوب لاکتوز را کاهش می دهند.

گالاکتوز که در طی تجزیه لاکتوز تشکیل می شود، در کبد به گلوکز تبدیل می شود. با کمبود ارثی مادرزادی یا عدم وجود آنزیمی که گالاکتوز را به گلوکز تبدیل می کند، یک بیماری جدی ایجاد می شود - گالاکتوزمی،که منجر به عقب ماندگی ذهنی می شود.

دی ساکاریدی است که از مولکول های گلوکز و فروکتوز تشکیل می شود ساکارزمیزان ساکارز در شکر 99.5 درصد است. دوستداران شیرینی به خوبی می دانند که شکر "مرگ سفید" است، زیرا سیگاری ها می دانند که یک قطره نیکوتین اسب را می کشد. متأسفانه، هر دوی این حقایق بیشتر به عنوان دلیلی برای شوخی عمل می کنند تا تأمل جدی و نتیجه گیری عملی.

قند به سرعت در دستگاه گوارش تجزیه می شود، گلوکز و فروکتوز جذب خون می شوند و به عنوان منبع انرژی و مهم ترین پیش ساز گلیکوژن و چربی عمل می کنند. اغلب به آن "حامل کالری خالی" می گویند زیرا شکر خالص است کربوهیدراتو حاوی سایر مواد مغذی مانند ویتامین ها، نمک های معدنی نیست. از بین محصولات گیاهی، بیشترین ساکارز در چغندر - 8.6٪، هلو - 6.0٪، خربزه - 5.9٪، آلو - 4.8٪، نارنگی - 4.5٪ وجود دارد. در سبزیجات، به جز چغندر، محتوای ساکارز قابل توجهی در هویج وجود دارد - 3.5٪. در سایر سبزیجات، میزان ساکارز از 0.4 تا 0.7٪ متغیر است. منابع اصلی ساکارز در غذا علاوه بر خود شکر عبارتند از: مربا، عسل، شیرینی جات، نوشیدنی های شیرین و بستنی.

وقتی دو مولکول گلوکز با هم ترکیب می شوند، تشکیل می شود مالتوز- شکر مالت این شامل عسل، مالت، آبجو، ملاس و محصولات نانوایی و شیرینی‌سازی است که با افزودن ملاس ساخته شده‌اند.

تمام پلی ساکاریدهای موجود در غذای انسان، به استثنای نادر، پلیمرهای گلوکز هستند.

نشاسته پلی ساکارید قابل هضم اصلی است. 80 درصد از آنهایی که در غذا مصرف می شوند را تشکیل می دهد کربوهیدرات ها.

منبع نشاسته محصولات گیاهی و عمدتاً غلات است: غلات، آرد، نان و سیب زمینی. غلات حاوی بیشترین نشاسته هستند: از 60 درصد در گندم سیاه (مغز) تا 70 درصد در برنج. از بین غلات، کمترین مقدار نشاسته در بلغور جو دوسر و محصولات فرآوری شده آن وجود دارد: بلغور جو دوسر، تکه های جو دوسر هرکول - 49٪. پاستا حاوی 62 تا 68 درصد نشاسته، نان تهیه شده از آرد چاودار، بسته به نوع - از 33 درصد تا 49 درصد، نان گندم و سایر محصولات تهیه شده از آرد گندم - از 35 تا 51 درصد نشاسته، آرد - از 56 (چودار) ) تا 68 درصد (گندم ممتاز). همچنین نشاسته زیادی در حبوبات وجود دارد - از 40٪ در عدس تا 44٪ در نخود فرنگی. به همین دلیل نخود خشک، لوبیا، عدس، نخود به عنوان دسته بندی می شوند حبوبات دانه ایدانه های سویا که فقط 3.5 درصد نشاسته دارد و آرد سویا (10-15.5 درصد) جدا از هم هستند. به دلیل محتوای نشاسته زیاد در سیب زمینی (15-18٪)، در رژیم غذایی به عنوان یک سبزی طبقه بندی نمی شود، جایی که اصلی ترین آن است. کربوهیدرات هابا مونوساکاریدها و دی ساکاریدها و غذاهای نشاسته ای همتراز با غلات و حبوبات نشان داده می شوند.

در اورشلیم کنگر فرنگی و برخی گیاهان دیگر کربوهیدرات هاذخیره شده به شکل پلیمر فروکتوز - اینولینمحصولات غذایی با افزودن اینولین برای دیابت و به ویژه برای پیشگیری از آن توصیه می شود (به یاد داشته باشید که فروکتوز فشار کمتری به پانکراس نسبت به سایر قندها وارد می کند).

گلیکوژن- "نشاسته حیوانی" - از زنجیره های بسیار منشعب از مولکول های گلوکز تشکیل شده است. به مقدار کم در محصولات حیوانی یافت می شود (در کبد 2-10٪، در بافت عضلانی - 0.3-1٪).

دیابت شیرین (DM)- یک بیماری غدد درون ریز که با سندرم هیپرگلیسمی مزمن مشخص می شود که نتیجه تولید یا عملکرد ناکافی انسولین است که منجر به اختلال در انواع متابولیسم به ویژه متابولیسم کربوهیدرات ها، آسیب به عروق خونی (آنژیوپاتی)، سیستم عصبی (نوروپاتی) می شود. و همچنین سایر اندام ها و سیستم ها. طبق تعریف WHO (1985) - دیابت یک حالت مزمن است...